遥感技术在长白山天池火山熔岩流 表壳类型结构研究的可行性分析

杨 帆季灵运孙立影李萌萌顾国辉闫东晗

1）中国长春130117 中国地震局火山研究所

2）中国长春130117 吉林省地震局

3）中国西安710054 中国地震局第二监测中心

溢流式熔岩喷发是火山喷发的一种常见形式，容易造成火山灾害。从火口或裂隙呈液态喷发出的溶岩，沿地表向前流动，熔岩温度逐渐降低，黏度随之增大，流动速度逐渐减慢，直至停滞、凝结。炙热熔岩流在流动过程中，会对沿途及周边植被、建筑物和人员等造成破坏和伤亡。Andrew 和Rowland（2015）对aa 和pahoehoe 的力学原理、冷却原理、流变学原理进行了详细阐述，并对熔岩流单元的划分和各种形态的熔岩构造进行了详细说明。Mogren 等（2017）研究了阿瓦地区玄武岩熔岩流的空间分布，及其与地质特征的关系，应用各种遥感处理方法分析Landsat 8 卫星图像，制作了崎岖地形的火山灾害地图。Pedersen 等（2017）利用遥感影像观测数据，恢复了2014—2015 年冰岛Holuhraun 火山喷发的熔岩流动力学过程，重新划分了熔岩流类型（包括aa、slabby pahoehoe 和spiny pahoehoe），并计算出各类型熔岩流的流速范围。

本次研究区为中国东北地区的长白山天池火山，其地处我国东北多火山地区，在中国乃至全世界均是比较重要的火山研究地区。以长白山天池火山熔岩流为例，通过高分辨率卫星影像和数字高程模型（DEM），参考野外火山地质调查成果，对研究区老房子小山组熔岩流表壳类型的数字化快速划分、熔岩流的流动过程恢复和动力学参数做尝试性研究，确定火山喷发特征以及不同熔岩流流动单元堆积时序和空间分布，并分析该区地质地貌特征，为高精度火山地质填图提供遥感技术支持。以数据处理流程和喷发过程反演为研究思路，利用ArcGIS 软件，对长白山天池火山熔岩流进行地表粗糙度计算，并以此为依据，对表壳类型进行数字化快速划分，得到不同熔岩流表壳类型以及与之对应的熔岩流流动单元边界。在此基础上，对于不同熔岩流单元，采用ArcGIS 进行室内面积测量和野外厚度测量，以恢复喷发体积。参考火山喷发历史记录，估计熔岩平均溢出率、平均速度等喷发动力学参数。依据结壳熔岩的熔岩流长度与平均溢出率之间关系的经验公式，计算得出长白山天池火山地区1702 年爆发时熔岩流的平均溢出率和流速，并对结果进行检验。依据火山喷发破坏指数（Destructiveness Index）计算方法，估算1702 年长白山天池火山爆发时的破坏情况。

长白山天池火山熔岩流表壳类型的遥感研究作为本次工作的核心内容和成果，不仅为长白山天池火山熔岩流喷发过程提供了遥感学依据，也为以后该地区和其他火山区野外地质调查提供了遥感技术储备。